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한반도 강우와 풍속의 코플라함수 비교분석

Comparison analysis of copula function of precipitation and wind speed in Korean Peninsula
권태용, 윤상후식별저자
한국데이터정보과학회지 제29권 제3호, 2018.5, 609-620 (12 pages)
DOI :10.7465/jkdi.2018.29.3.609
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초록
기상악화에 의한 자연재해는 두 가지 이상의 악기상이 함께 발생할 때 피해가 커진다. 본 논문에서는 강우와 풍속 간 상관성이 있는 지역을 파악하여 두 변수의 상관관계를 코플라함수로 추정하였다. 연구자료는 한반도 61개 종관기상관측소에서 1973년 1월 1일부터 2016년 12월 31일까지 수집된 일강수량과 일최대풍속을 이용하였다. 주변부 확률분포로 문턱치를 초과하는 자료의 극단치분포인 일반화파레토분포를 활용하였다. 강우와 풍속에 적절한 주변부 확률을 추정한 후 두 변수 사이의 상관관계는 순위를 기반으로 한 의사자료 (pseudo data) 기반의 코플라함수로 추정하였다. 본 연구에서 고려된 코플라함수는 타원형코플라족, 나선형코플라족, 극단치코플라족으로 총 7가지 코플라함수가 고려되었다. 연구결과 강우와 풍속의 상관성이 있는 지역은 강릉, 포항, 제주, 부여, 영덕이다. 의사최대우도법으로 모수를 추정하여 적합도 검정을 시행한 결과 최적의 코플라함수로 Joe코플라 (강릉), Frank코플라 (포항), Husler-Reiss코플라 (제주, 영덕), 그리고 Galambos코플라 (부여)가 선정되었다.

Natural disasters cause enormous damage socially and economically. In order to understand the complex dependence structure between precipitation and wind speed, we estimated the bivariate copula function by analyzing the correlation between precipitation and wind speed. The copula function estimates the joint probability distribution which is difficult to calculate mathematically. In this study, we carried out analysis using data of daily precipitation and wind speed collected from 61 weather stations from 1973 to 2016. Generalized Pareto, Log-Normal, Gamma, Weibull, Cauchy, Exponential distribution were considered to explain marginal distributions of the copula function. The dependency between the marginal distributions was calculated by Kendall’s Tau and Spearman’s rho. Elliptical, Archimedean, and extreme copula family were used to estimate the bivariate copula function between precipitation and wind speed. We conducted that there was dependence between precipitation and wind speed in Gangneung, Pohang, Jeju, Buyeo, and Yeongdeok. The parameters of copula functions were estimated with maximum pseudo likelihood and goodness of fit test was performed. Joe copula (Gangneung), Frank copula (Pohang), Husler-Reiss copula (Jeju and Yeongdeok), and Galambos copula (Buyeo) were selected as the optimal copula function.

목차
요약
1. 서론
2. 연구방법론
3. 연구자료 및 연구결과
4. 결론
References
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